CN1875673B - 活性土和吸附与絮凝剂复合对种子包衣的方法和包衣剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活性土和吸附与絮凝剂复合对种子包衣的方法和包衣剂，利用活性矿物土(凹凸棒土)、淀粉和壳聚糖、聚丙烯酰胺复合材料与农药、化肥一起包衣种子。该方法可以使药、肥在出芽前主要通过包衣物理缓释，出芽后主要通过絮凝吸附缓释。这样可以使种子包衣在土壤中脱落后，通过絮凝继续发挥作用，延长药、肥缓释时间。本发明不仅继承了现有包衣技术的优点，而且使包衣功效从农作物的发芽期延长到其整个生长期。该方法使药效时间延长；使化肥释放速度与农作物吸收速度相符合，大大提高了药、肥的利用率。除农药外，材料无毒性，不会引起环境污染或健康问题，并可以降解被植物微生物利用。这对于提高农作物产量、减少农产品污染、保护生态环境控制水体富营养化具有重要意义。

Description

活性土和吸附与絮凝剂复合对种子包衣的方法和包衣剂

技术领域

本方法涉及一种种子包衣的方法与包衣剂，具体是一种利用活性与高分子复配构成的种子包衣剂，可以延长包衣的有效作用时间。

背景技术

多年来，我国农业生产中存在两个棘手的问题：

1、我国化肥利用率很低，氮、磷、钾肥分别为25％至30％、10％至25％、35％至50％。目前我国每公顷化肥使用量达240公斤，单位面积施肥量已达到世界平均量的1.6倍。随着化肥施用量的增加，还会产生报酬递减效应。我国化肥利用率大大低于发达国家水平，每年因施肥造成氮流失达1650万吨。并且化肥的使用效率呈下降的趋势。由于滥施化肥现象普遍存在，化肥有效成分大量流失，据测算全国每年损失折合人民币高达上千亿元。

2、我国地下病虫害严重，致使种子发芽率降低，影响农作物的产量。据统计，我国每年种子及苗期病虫害造成的经济损失达几十亿元。针对这个问题，长期以来传统处理方法一直采用杀虫剂或杀菌剂浸种、拌种或土壤消毒等方法对种子进行预处理，虽取得了一定的效果，但也有其局限性。如对种子的粘着性不强，药剂附着不均匀，经过搬运、摩擦脱落散失严重，有效期短，且费工、费时，不能适用现代农业的要求。同时，播种前进行土壤消毒.不仅用药量大、费时费事，且对环境污染严重。

上述两个问题多年来一直影响我国的农业生产和生态安全，多年来，各国相关人员不断为寻找这两个问题的解决方法而努力，陆续获得大量成果。

20世纪30年代，英国Get-mains种子公司在禾谷类作物种子上首次成功研制出种子包衣技术，然后很快传人美国.真正把包衣与苗期病虫害防治有机结合起来的是在20世纪70年代，美国得克萨斯试验站研究种子包衣新品种，用山梨糖和粘着剂等配制成薄膜的种子消毒法，研制出高分子聚合物粘着剂——生长调节剂A-1和三氯酚酮，复配成胶衣剂处理棉种、向13葵、玉米、甜菜及豆类种子，不仅起到了杀菌和提高田间种子发芽率的作用，且能提高作物产量.1982年苏联科学家又利用三氯酚酮、聚乙烯醇、羟甲基纤维素钠盐进行了研究，同年，美国农业部研究中心用高分子聚合物农约复合配方，研制成大豆种衣剂，大大改善了大豆发芽状况，极大地改善和发展了种子包衣技术.1983年美国FMC公司研制开发成功呋喃丹种子处理剂，1984年13本住友株式会社对蔬菜种子进行工厂化包衣，使小粒种子大粒化、丸粒化，既方便播种、又节省用种量.此外，又研制开发了对防治网腥黑粉病和小麦颖枯病效果显著的种子处理杀菌包衣剂.与此同时，新西兰、澳大利亚、加拿大、荷兰和德国等许多国家，都广泛采用了种子包衣技术.我国在种子包衣技术研究与应用上起步较晚，但发展较快.20世纪80年代初，轻工部甜菜糖业研究所对甜菜种子包衣进行了研究探讨，1981年中国农科院土肥所对牧草种子丸粒化进行了飞播试验，同年，北京农业大学李金玉教授等在国外种子包衣技术研究的基础上研制成功并开发出十几种活性组分不同，适用不同作物良种包衣需要的系列化种衣剂，并获得专利.1986年吉林四平地区农科所与江苏省铜山农药厂合作研制出了玉米专用种衣剂，有效地解决了多年来难以解决的病虫兼治的繁杂工序，克服了“白种下地”的现象.1987年江苏省沿江地区农科所研制出以拌种灵和福美双为主要活性成分，加入助剂经超微粉碎制成棉种包衣剂——灵福合剂，有效地防治了棉花炭疽病、立枯病等苗期病害，控制了因地下害虫危害造成的死苗.1988年，山西省忻州市种子公司在江苏铜山农药厂的协助下，开发研制了旱粮种衣剂1～2号、高粱种衣剂和西瓜种衣剂.此外，吉林农科院原子能所以过氧化钙为主要成分，以石膏为凝固剂，以微量元素为附加成分进行水稻种子包衣，促进了水稻对土壤和肥料中氮的吸收.1990年，吉林省农科院植保所又研制成功了兼治水稻恶苗病、立枯病的水稻种衣剂1号.最近几年发明，主要是在成膜剂里添加了化肥、微生物、吸水材料等填充物然后包裹在种子外面，达到缓释药肥、节水保墒等目的.

我国种子包衣研制应用虽取得了很大进展，但还存在一些问题：

1、大部分现有技术所用的包衣剂对土壤环境非友好，大量使用会破坏土壤生态平衡。

2、包衣触变性差，运输及播种时包衣易脱落。不良灌溉或大雨大风会破坏其结构，影响其功能。

3、现有包衣技术，大都是利用包衣的物理作用达到缓释。种子发芽时，包衣被顶破而脱落之后，其作用就很难继续发挥，即它不能长期发挥药肥缓释、节水保墒等作用。

发明内容

本发明的主要内容是是提供一种活性土和吸附与絮凝剂复合对种子包衣的方法和包衣剂，利用活性矿物土(凹凸棒土)、淀粉和壳聚糖、聚丙烯酰胺复合材料与农药、化肥一起包衣种子。该方法可以使药、肥在出芽前主要通过包衣物理缓释，出芽后主要通过絮凝吸附缓释。

本发明的技术方案如下：

活性土和吸附与絮凝剂复合对种子包衣的方法，其特征是将活性土、絮凝剂、吸附与絮凝剂、粘合剂混合制成包衣剂，包裹作物种子，在包衣脱落前后，对农药和化肥起到固定和缓释作用，延长其作用时间，促进种子发芽生长；所述的活性土为凹凸棒土或海泡石，吸附与絮凝剂是指壳聚糖或聚丙烯酰胺，粘合剂是指淀粉、聚乙烯醇或阿拉伯树胶。

所述的包衣材料中还含有氮肥、微肥、植物生长素、农药，氮肥是指尿素或硝酸铵，农药是指辛硫磷或抗生素，微肥是指锌、镁、硼及稀土肥料，植物生长素是指赤霉素、多效唑或伏草隆。

活性土和吸附与絮凝剂复合对种子包衣剂，其特征在于由以下重量组分复配而成：

氮肥8-12

微肥8-10

农药4-7

植物生长素0.5-1.5

壳聚糖5-7

聚丙烯酰胺8-12

凹凸棒土45-55

粘合剂1-3。

所述的包衣剂，其特征在于由以下重量组分复配而成：

氮肥10

微肥9

农药6

植物生长素1

壳聚糖6

聚丙烯酰胺10

凹凸棒土50

粘合剂2。

所述的包衣剂，其特征在于所述的粘合剂是指淀粉、聚乙烯醇或阿拉伯树胶，氮肥是指尿素或硝酸铵，农药是指辛硫磷或抗生素，微肥是指锌、镁、硼及稀土肥料，植物生长素是指赤霉素、多效唑或伏草隆。

其原理是：

在出芽前，由于包衣时凹凸棒土遇水形成网格结构可以将壳聚糖、聚丙烯酰胺固定在其网格中，有助于提高二者对药、肥的吸附固定能力。这几种材料协同作用使淀粉粘合性强，制成的包衣的稳定性好。

在出芽后，被凹凸棒土的网格结构固定的壳聚糖、聚丙烯酰胺不容易被外界因素如灌溉水、雨水等冲走。三者协同可以使种子附近的土壤形成絮体，而将药、肥吸附固定在絮体中，延长缓释时间。

1、本发明所用的活性矿物土为凹凸棒土，它是一种具有层链状结构的含水富镁铝的硅酸盐矿物，常与蒙脱土、石英、白云石等矿物混杂共生，目前我国发现的具有工业价值的凹凸棒土主要位于苏皖交界的三角地带，如江苏的盱眙、六合，安徽的明光、全椒等地，在我国是一种非常重要的非金属矿资源.其主要成分的分子式为Mg₅(H₂O)₄(Si₄O₁₀)₂(OH)₂。

凹凸棒土的基本结构单位为两层硅氧四面体与一层镁(铝)氧八面体构成，其中含有结晶水和处于结构内部的羟基，各基本结构单位通过四角的公共氧原子相互联结，构成与链平行的孔道，孔道的截面积约为0.37nm×0.60nm，具有层链状结构的过渡型特征，有较高的形状比.凹凸棒土的显微结构由三个层次构成，一是其基本结构单元-棒晶.棒晶呈针状，长约1μm～2μm，直径为001μm，属一维纳米材料.二是由棒晶紧密平行聚集而成的棒晶束.三是由晶束间相互聚集而成的各种聚集体。

其来源广、价格低廉，并具有良好的物化性质：

(1).它在潮湿的土壤中会形成网络结构，将高分子聚合物壳聚糖和水分子固定在一个个网格中，在阻止壳聚糖流失的同时，可以有效地减少水分散失，有利于节水农业。

(2).良好的触变性，例如下雨或灌溉不会影响其分布和作用，这样可以一定程度上缓解大雨或不良灌溉造成的肥料流失。

2、本发明中所用的壳聚糖是甲壳素脱乙酰基后的产物，是甲壳素最基本、最重要的衍生物.甲壳素又名甲壳质、几丁质，化学名为(1，4)-2-乙酰胺-2-脱氧-β-D-葡聚糖，主要存在于虾、蟹、蛹及昆虫等动物外壳以及菌类、藻类植物的细胞壁中.节肢类动物的干外壳约含20-50甲壳素.自然界中甲壳素有三种结构：α、β、γ，其中最为常见、普通的是α型.地球上每年甲壳素的生物合成量为数十亿吨，是产量仅次于纤维素的天然高分子化合物.

壳聚糖作为一种天然的阳离子交换树脂，其分子中的-NH₃ ⁺及特殊的多孔结构使其具有良好的絮凝和吸附功能。壳聚糖可以在自然界中被生物降解，与环境友好不会给环境带来二次污染。但由于壳聚糖的价格较高，其应用受到限制。本发明就利用大量的廉价活性土作为辅凝剂来协同壳聚糖发挥作用，可以大大降低壳聚糖用量，节约成本。

3、本发明所用的聚丙烯酰胺是一种线性水溶性聚合物，是水溶性聚合物中应用最广泛的品种之一。它由丙烯酰胺等单体聚合而成，其分子链很长，这就使它在粒子之间架桥，将它们拉在一起而形成絮体。另外，其分子的主链上带有大量侧基-酰胺基。酰胺基的活性很大，可以和多种化合物反应而产生许多聚丙烯酰胺的衍生物。这样，聚丙烯酰胺不仅具有一系列衍生物，而且具有多种宝贵的性能，如：絮凝、增粘(稠)、表面活性等。由于其生产工艺比较成熟、价格较低、本身没有毒性，所以目前已作为絮凝剂被广泛应用。

4、本发明用的壳聚糖、聚丙烯酰胺和凹凸棒土，三者按一定比例复配，这三种材料协同作用并通过架桥、卷扫、网捕及电荷吸附使潮湿的土壤胶体絮凝，将药、肥有效成分吸附固定于絮凝体中。这样能有效阻止肥料有效成分散失，达到使肥料有效成分缓慢释放的目的。可以根据不同农作物的发芽及生长需要，调整复配物比例来使其缓释速度与种子及农作物吸收速度相匹配。另外，由于土壤中的水分会随着土壤絮凝而被固定在絮体中，所以能减少水分挥发和流失，也就是就能起到保墒的作用。由于化肥和农药被有效阻止进入地下及地表水，故能减少环境污染。

综上，此发明可以使种子包衣在土壤中脱落后，通过絮凝继续发挥作用，延长药、肥缓释时间。这样，本发明不仅继承了现有包衣技术的优点，而且使包衣功效从农作物的发芽期延长到其整个生长期。该方法使药效时间延长；使化肥释放速度与农作物吸收速度相符合，大大提高了药、肥的利用率。同样效益下减少了药、肥的用量。除农药外，材料无毒性不会引起环境污染或健康问题，并可以降解被植物微生物利用。这对于提高农作物产量、减少农产品污染、保护生态环境控制水体富营养化具有重要意义。

具体实施方式

实施例一

将氮肥(尿素或硝酸铵)、微肥、农药(辛硫磷、抗生素等)、高分子材料(壳聚糖、聚丙烯酰胺、凹凸棒土)、粘合剂(聚乙烯醇、阿拉伯树胶等)按重量份氮肥10、微肥9、农药6、植物生长素1(赤霉素、多效唑、伏草隆等按需要配比)、壳聚糖6、聚丙烯酰胺10、凹凸棒土50、粘合剂2混合复配并研成200目粉末混匀，制成包衣剂，并使用透气性较好的塑料袋或纸袋包装。

人工包衣

种子包衣前必须精选加工，严格控制含水量，水分晾晒到12.5以下，将包衣剂、水、种子按质量比1∶1∶20混合人工搅拌均匀并晾干，控制水分含量在13左右，已备播种。

实施例二

将氮肥(尿素或硝酸铵)、微肥、农药(辛硫磷、抗生素等)、高分子材料(壳聚糖、聚丙烯酰胺、凹凸棒土)、粘合剂(聚乙烯醇、阿拉伯树胶等)按重量份氮肥10、微肥9、农药6、植物生长素1(赤霉素、多效唑、伏草隆等按需要配比)、壳聚糖6、聚丙烯酰胺10、凹凸棒土50、粘合剂2混合复配并研成200目粉末混匀，制成包衣剂，并使用透气性较好的塑料袋或纸袋包装.

机械包衣

使用包衣机将上述包衣剂、种子、水按1∶1∶20完成包衣。

本技术适合的作物有：在苗期易受菌害、鼠害或地下害虫侵染的作物，如大豆、西红柿、小麦、水稻、玉米等。

Claims (3)

1.活性土和吸附絮凝剂复合的种子包衣剂，其特征在于由以下重量组分复配而成：

氮肥    8-12

微肥    8-10

农药    4-7

植物生长素    0.5-1.5

壳聚糖    5-7

聚丙烯酰胺    8-12

凹凸棒土    45-55

粘合剂    1-3。

2.根据权利要求1所述的活性土和吸附絮凝剂复合的种子包衣剂，其特征在于由以下重量组分复配而成：

氮肥    10

微肥    9

农药    6

植物生长素    1

壳聚糖    6

聚丙烯酰胺    10

凹凸棒土    50

粘合剂    2。

3.根据权利要求1所述的活性土和吸附絮凝剂复合的种子包衣剂，其特征在于所述的粘合剂是指淀粉、聚乙烯醇或阿拉伯胶，氮肥是指尿素或硝酸铵，农药是指辛硫磷或抗生素，微肥是指锌、镁、硼及稀土肥料，植物生长素是指赤霉素、多效唑或伏草隆。